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自动化联盟 - 制造执行系统MES

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    离散制造业MES系统作业计划管理模块设计和实现

    babytone 2010-12-21 13:21
     
    摘要:
            制造执行MES(Manufacturing Execution System)系统是制造业信息化系统的重要组成部分,是企业全面实现信息化管理的关键。作业计划管理模块是离散制造业MES系统的核心所在。本文以某制造企业(机匣厂)为例,重点介绍了MES系统作业计划管理模块的体系结构,并对作业计划管理模块设计及实现方法、优化排产方法、关键技术等进行了探讨,同时分析了所使用的关键技术。

    1 引 言

            MES是制造企业为其核心业务一产品的形成过程所建立的集成的信息技术应用系统。制造企业利用MES可以对它的产品形成过程实现透视现状、理顺管理、提高资源利用、加快在制品流转、降低成本、提高质量和保证交付。近2年来,随着制造业的快速发展,制造企业急需建设一个满足按定单生产和精益生产的经营策略、适应制造专业化生产线生产特点的信息化制造平台。MES系统根据行业和企业管理模式不同所包含的内容与国际MES协会(MESA International)提出的MES功能模型都可能存在一定的差异。但是,无论如何都是紧密围绕标准而实现的。作业计划管理模块是MES系统的核心模块之一,是MES系统的灵魂所在,通过它可以实现对在制品(Work In Process,WIP)的情况进行全面跟踪管理,优化排产以缩短交货期和减少库存数量。及时准确监测生产线的生产情况,为精益生产和改进经营策略提供可靠依据。

    2 机匣MES的框架模型

            机匣MES的框架模型是依据“企业-控制系统的集成”标准的第三部分ISA95-3所包含的部分模型和离散制造的特点演变而成的。其框架模型如图1所示:


    图1 机匣MES的总体框架

    3 机匣MES包含的功能

            机匣MES包括如下功能模块:基础数据管理(包括产品、工艺路线和及其工序计划数据管理,工作中心的资源配置,现场文件和本地工艺路线的管理和编辑),作业计划管理(含计划接收管理、车间工部级计划管理和设备级作业排序,完工和交付管理等内容),作业过程管理(主要执行各种数据采集、质量记录和依从性的例外记录等),质量作业管理,工具工装管理,设备维修管理,机床监视与控制(在DNC数据采集基础上的数据处理),可视化管控,系统管理。系统还包括几个重要接口:与PDM的产品和工艺数据接口,与ERP目前的工单数据接口、库存数据接口,与DNC的基础数据采集接口。

    4 作业计划管理模块设计及实现说明

        4.1 机匣厂MES作业计划管理的环境

            设计之前必须了解机匣厂作业计划管理环境。机匣厂的生产,除了面向复杂产品对象以外,还处于复杂计划来源和复杂需求模式的环境中。按照公司给定的计划环境,机匣厂接到的生产任务有以下几种:

            (1)ERP发出的推式零组件生产计划;
            (2)由装试厂发出的零组件拉式需求看板;
            (3)由MES发出的相邻制造厂发出的辅制件生产计划;
            (4)由制造部根据临时协作需求编制的计划外单工序需求计划;
            (5)机匣厂内部各个车间(或称为工部)之间的单工序协作计划;
             (6)机匣厂要向各个相邻制造厂发出协作件的工序周转计划(对其它制造厂就称为“辅制件生产计划”)。

            这些计划有些是重复的,如ERP的推式计划和装试厂的拉式看板;有些是重叠的,如在同一个时间内要求多种产出。作为机匣厂的计划科,即便是不考虑生产能力约束,也必须对同时涌来的这许多计划作出如何执行的决策。指导机匣厂作出决策的规则有些是简单的,如公司规定了看板优先、辅制件优先和周转件优先等等。但是更深入一层的规则则是复杂的,与当时的具体情况关系密切。

            机匣厂面临的计划执行还存在着更为复杂的环境制约,如毛料是否及时到位、设备和工装的状态、因为质量和工艺处理造成的延误,等等。

        4.2 机匣MES的作业计划管理框架

            框架结构如图2所示。按照公司二级计划的规定,机匣厂的计划管理只有工序作业计划一级。特做了适应性改变。


    图2 机匣MES的计划管理框架

             (1)对企业级和相邻MES的需求计划的接收;
             (2)对企业级和相邻MES的计划下达;
             (3)下达的需求计划编制车间的工序作业计划,汇总成对设备和工人的派工列表,并下达;
             (4)在编制工序作业计划的同时,生成车间级的生产准备计划并下达。

            其中车间工序作业计划的编制和下达以在车间完成最为合适。其它计划接收、计划下达等作业可以在分厂做,也可以在车间做。由公司根据生产指挥部的控制能力自己确定。控制能力强,则设置制造部门多(部门分散),控制能力弱,则设置制造部门少,管理相对集中。对于MES系统仅仅是设置几个制造部门和几十个制造部门的事。

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